Avivah YamaniUntuk pertama kalinya, para astronom berhasil memotret gumpalan raksasa yang jadi cikal bakal planet gas raksasa lewat ketidakstabilan gravitasi di sekeliling bintang muda.
Gumpalan di dekat Bintang V960 Mon
Sistem bintang V960 Mon. Bintang yang berada 5000 tahun cahaya dari bumi di rasi Monoceros ini merupakan bintang FU Orionis, bintang pra Deret Utama yang menampakkan perubahan kecerlangan yang ekstrim pada tipe spektrumnya.
Hal yang sama tentu saja terjadi juga pada V960 Mon. Bintang ini mengalami lebih dari 20 kali perubahan kecerlangan sejak tahun 2014! Singkatnya, V960 Mon selalu berada dalam periode bergejolak yang memicu terjadinya perubahan kecerlangan.
Dalam pengamatan yang dilakukan dengan instrumen Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) yang dipasang pada Very Large Telescope ESO, para astronom berhasil menangkap detail area di sekeliling bintang V960 Mon. Seperti halnya bintang yang baru terbentuk, para astronom juga menemukan sisa materi pembentukan bintang masih ada di sekeliling V960 Mon.
Tidak hanya itu.
Instrumen SPHERE bisa melihat detail area di sekeliling bintang dan menemukan materi yang mengelilingi bintang muda V960 berkumpul dalam sejumlah lengan spiral kompleks yang membentang beberapa ribu satuan astronomi. Cakupan lengan spiral ini bahkan lebih besar dari seluruh Tata Surya!
Materi yang sedang mengumpul ini tampak seperti gumpalan yang berpotensi menjadi cikal bakal planet raksasa. Menarik? Tentu saja! Apalagi proses pembentukan planet gas raksasa masih belum sepenuhnya dipahami.
Masih penuh misteri!
Pembentukan Planet Gas Raksasa
Ketika bintang terbentuk, sisa materi berupa gas dan debu membentuk piringan di sekeliling bintang. Di dalam piringan gas dan debu yang kita kenal dengan nama piringan protoplanet inilah planet terbentuk. Jika model ideal yang kita kenal adalah Tata Surya, maka planet-planet yang terbentuk di dekat bintang adalah planet batuan atau planet kebumian. Sementara planet gas raksasa justru terbentuk jauh dari bintang.
Akan tetapi, hasil pengamatan pada bintang lain justru memperlihatkan kehadiran planet-planet raksasa dalam hal ini planet serupa Jupiter di dekat bintang.
Pertanyaannya, bagaimana planet gas raksasa terbentuk?
Ada dua teori pembentukan planet raksasa: teori akresi inti dan teori ketidakstabilan gravitasi.
Menurut teori akresi inti, pembentukan planet gas raksasa dimulai dengan pembentukan inti planet dari pertumbuhan debu secara terus menerus. Debu terakumulasi membentuk inti planet sampai ukurannya mencapai beberapa massa Bumi. Setelah itu, inti batuan mulai menangkap gas dalam piringan protoplanet yang ada di sekelilingnya sampai gas habis.
Sementara itu, menurut teori ketidakstabilan gravitasi, planet gas akan langsung terbentuk dari di piringan protoplanet ketika sejumlah besar materi di sekitar bintang berkontraksi dan runtuh.
Kedua model ini memiliki kekuatan dan kekurangannya. Sampai saat ini, teori akresi inti masih jadi model pembentukan planet raksasa favorit. Tapi, pengamatan V960 Mon memberikan wawasan berbeda. Bisa jadi ini adalah deteksi pertama pembentukan planet raksasa lewat ketidakstabilan gravitasi.
Ketidakstabilan Gravitasi
Untuk menganalisis apa yang terjadi pada sistem V960 Mon, para astronom menggunakan data pengamatan teleskop radio ALMA. Jadi para astronom menggunakan data pengamatan VLT untuk mempelajari permukaan gumpalan debu di sekitar bintang V960 Mon. Sementara itu, data ALMA justru digunakan untuk memahami struktur gumpalan tersebut.
Dari data ALMA para astronom menemukan kalau lengan spiral yang teramati di dekat bintang sedang mengalami fragmentasi yang menghasilkan pembentukan gumpalan dengan massa setara massa planet. Para astronom memeperkirakan gumpalan debu ini massanya 10-100 kali massa Jupiter. Dari usianya, gumpalan yang terbentuk masih sangat muda untuk memiliki atmosfer (materi gas).
Struktur spiral seperti ini sudah teramati pada beberapa sistem protobintang. Lengan spiral yang terbentuk dalam peristiwa ini juga memiliki beragam ukuran, jumlah, serta sumber. Beberapa kemungkinan terbentuknya lengan spiral ini berasal dari kehadiran objek masif sebagai pasangan, ketidakstabilan gravitasi, pasangan bintang ganda, terbang lintas bintang alias bintang lewat, atau kombinasi berbagai proses tersebut.
Lingkungan yang kompleks di sekitar V960 Mon menjadi tantangan dalam menentukan penyebab struktur sebaran cahaya berbentuk lengan spiral ini. Meskipun demikian, hasil simulasi juga memperlihatkan kalau piringan yang mengalami ketidakstabilan gravitasi tidak akan bisa mempertahankan struktur lengan spiral di luar radius 100 SA untuk waktu yang lama. Ini karena piringan materi cenderung untuk terbagi atau terpecah pada radius yang lebih besar. Yang bisa menjelaskan terpecahnya lengan spiral menjadi gumpalan hanya ketidakstabilan gravitasi.
Nasib Gumpalan
Selama ketidakstabilan gravitasi terjadi, piringan materi di sekeliling bintang akan menghasilkan lengan spiral skala besar seperti yang tampak pada cahaya yang tersebar di sekitar V960 Mon. Struktur spiral ini akan menghasilkan gelombang kejut di seluruh piringan, memanaskan materi di piringan, dan mengatur atau berpotensi mencegah keruntuhan gravitasi. Hasil akhir keruntuhan gravitasi bergantung pada efisiensi materi di dalam piringan untuk meradiasi energi termal yang terkait dengan skala waktu pendinginan.
Kehadiran gumpalan ini menjadi bukti pertama terpecahnya lengan spiral. Selain itu penemuan ini juga menunjukkan ketidakstabilan gravitasi dalam pembentukan gumpalan massa cikal bakal planet dalam piringan protoplanet memang bisa terjadi.
Untuk jangka panjang, gumpalan yang ditemukan pada V960 Mon bisa hancur setelah terbentuk akibat interaksi gravitasi dengan gumpalan lain. Kemungkinan lain, interaksi gravitasi bisa menghasilkan ledakan akresi yang memicu terbentuknya gumpalan baru yang terlontar ke ruang antar bintang dan menjadi planet pengembara.
Nasib gumpalan debu ini bergantung pada laju migrasinya. Jika lambat, maka gumpalan ini berpotensi membentuk planet sedangkan jika laju migrasinya cepat, gumpalan ini justru akan hancur. Dan menuru para astronom, gumpalan debu ini akan terus tumbuh sampai akhirnya menjadi planet raksasa.
Apapun yang terjadi, pengamatan ini menjadi bukti dari kemungkinan pembentukan planet dari ketidakstabilan gravitasi.
Tulis Komentar